Aula estudos basicos-drenagem-parte1-s (1)

UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIROINSTITUTO DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA

ESTUDOS BÁSICOS PARA PROJETOS DE DRENAGEM

Prof. Marinaldo Ferreira Pinto

marinaldo@ufrrj.br

IT-130 DRENAGEM

Professor: Marinaldo Ferreira PintoEng. Agrícola – UFRRJMestre em irrigação e drenagem – ESALQ/USPDoutor em irrigação e drenagem – ESALQ/USPPós-Doutorado em irrigação – IRSTEA/FRANÇA

IT-130 DRENAGEM

Objetivo da disciplina

Estimular os discentes para obtenção de conhecimentos básicos para possibilitar o desenvolvimento de projetos de drenagem no meio rural.

Qual o objetivo dos discentes?

EMENTA

Estudos básicos para projeto de drenagem Necessidade de lixiviação em solos salinosHidrologia subterrâneaClassificação dos sistemas de drenagem, esquemas de implantação, materiais utilizados em drenagemDrenagem superficialDrenagem subterrânea Projeto de drenagem

AVALIAÇÕES

1° avaliação – 02/10/20142° avaliação – 04/12/2014Optativa – 11/12/2014

AVALIAÇÕES

- Prova 2a Chamada: entrar com a solicitação na Secretaria do DE até 3 (três) dias úteis após cessado o impedimento legal. O motivo deve ser devidamente justificado conforme deliberação do CEPE no 128, de 03/03/82 (Art. 8 § 2o e 4o);- Faltas – até 25% das aulas do período;- Revisão de prova: até 72 horas após divulgação (Art. 15 da deliberação 128).

BIBLIOGRAFIABERNARDO, S; SOARES, A.A.; MANTOVANI, E.C. Manual de Irrigação.Ed. UFV: Viçosa-MG. 8ª Ed. 2008. 625 p.CRUCIANI, D.E. A Drenagem na Agricultura. São Paulo, Livraria Nobel, 1980. 333 p. LUTHIN, J.N. Drenaje de tierras agrícolas. México: Editorial LimusaWilwy SA, 1967. 684p.MILLAR, A.A. Drenagem de Terras Agrícolas: Bases Agronômicas. São Paulo, McGraw-Hill do Brasil, 1978. 276 p.

INTRODUÇÃO

Conceito de drenagem

História

-começou a ser utilizada 3500 a.c (mesopotâmia, Egito, China)

-Império romano (vale do pó - Itália, Fens - Inglaterra)

-Idade moderna – Estados Unidos (Califórnia)

-Países baixos (1924) – dique de 29 km e 5,5 m

INTRODUÇÃO

Fonte: retirada da internet

INTRODUÇÃO

Fonte: retirada da internet

INTRODUÇÃO

Fonte: retirada da internet

INTRODUÇÃODrenagem natural

Drenagem artificial

Drenagem Adequada

Fonte: DAEE (2005)

Fonte: retirada da internet

OBJETIVOS DA DRENAGEM AGRÍCOLA

Zonas úmidas: remover o excesso de água

Zonas áridas: remover o excesso de sais

Fonte: CRUCIANE (1997)

Fonte: CPT

CLASSIFICAÇÃO DA DRENAGEM

Drenagem subterrânea

Drenagem superficial

Fonte: Bernardo, 2008

Encosta

Dreno interceptor

Várzea

Rio

Lençol freático

EFEITO DO EXCESSO DE ÁGUA NAS PROPRIEDADES DO SOLO

Aeração

Redução da concentração de N no solo - Redução da decomposição da matéria orgânica

- Redução da fixação biológica

Aumento da concentração de Fe, Mn e S no

solo - Fe+2 e Mn+2 > 10 ppm é considerado tóxico;

- S > 2,5 ppm é considerado tóxico

EFEITO DO EXCESSO DE ÁGUA NAS PROPRIEDADES DO SOLO

Estrutura

Permeabilidade

Textura

Temperatura

EFEITO DO EXCESSO DE ÁGUA NAS PLANTAS

Sustentação

Síntese de hormônios e matéria orgânica

Adsorção de água

INDICATIVOS DA DEFICIÊNCIA DE DRENAGEM

Lençol freático alto

Água na superfície

Água com elevada concentração de sais

Coloração das plantas verde escuro, tornando-se

amareladas

Queda de flores

Queda de produtividade

FATORES PARA PROJETOS DE DRENAGEM

Precipitação

Escoamento superficial

Condutividade hidráulica

Porosidade drenável

Profundidade da camada impermeável

Profundidade do lençol freático

Lâmina de lixiviação

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DA PRECIPITAÇÃO E PERÍODO DE RETORNO

Método de Kimbal

em que:

m:número de ordem

n: número de dados que compõe a série

T: período de retorno

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DA PRECIPITAÇÃO E PERÍODO DE RETORNOExemplo 1. Calcular a chuva máxima de 1 hora com período de

retorno de 5 anos (Fonte: série didática N° 18 – LEB/ESALQ)

 ano

Chuva (mm)

Chuva (mm) ordem 

decrescentem P T

2000 50

2001 40

2002 30

2003 60

2004 80

2005 45

2006 70

2007 20

2008 10

2009 65

DISTRIBUIÇÃO DE FREQUÊNCIA DA PRECIPITAÇÃO E PERÍODO DE RETORNOExemplo 1. Solução

 ano

Chuva (mm)

Chuva (mm) ordem 

decrescentem P T (anos)

2000 50 80 1 1/11 11,0

2001 40 70 2 2/11 5,5

2002 30 65 3 3/11 3,7

2003 60 60 4 4/11 2,8

2004 80 50 5 5/11 2,2

2005 45 45 6 6/11 1,8

2006 70 40 7 7/11 1,6

2007 20 30 8 8/11 1,4

2008 10 20 9 9/11 1,2

2009 65 10 10 10/11 1,1

EQUAÇÃO DE CHUVA INTENSA

em que:

I: intensidade de precipitação

T: período de retorno

t: duração da chuva

k, a, b e c: parâmetros de ajuste da equação

ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Fonte: DAEE (2005)

ESCOAMENTO SUPERFICIAL

Método Racional (200 ha)

Método Racional modificado (15000 ha)

Em que:

Q: vazão (L s-1)

C: coeficiente de escoamento (adimensional)

ESCOAMENTO SUPERFICIAL

ESCOAMENTO SUPERFICIALValores de C

ESCOAMENTO SUPERFICIALExemplo 2: Para os dados apresentados abaixo calcule a vazão de escoamento. Local: São PauloÁrea de drenagem: 195 haPeríodo de retorno: 25 anosTempo de concentração: 15min Coeficiente de escoamento: 0,7Equação de chuva intensa:

Em que:I= intensidade média da chuva (mm h-1);T = período de retorno (anos);t= duração da chuva (min).

ESCOAMENTO SUPERFICIALSolução do exemplo 2:

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método de carga constante

Fonte: Rossi et al. (2007)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método de carga constante

Fonte: Teixeira (2005)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método de carga constante

em que:

k: condutividade hidráulica (m dia-1)

Q: vazão (m3 dia-1)

L: comprimento da amostra (cm);

h: carga de água sobre a amostra (cm)

A: área da amostra (m2)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

EXEMPLO: Calcular a condutividade hidráulica, considerando os

seguintes dados:

Volume = 100 mL

Tempo de coleta = 5 minutos

Comprimento da amostra = 5 cm

Carga de água sobre a amostra = 5 cm

Área da amostra = 125 cm2

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

RESPOSTA:

Q = 100/5*60=1200 cm3/h

K=1200*5/(125*(5+5))=4,8 cm/h

K=4,8*24/100=1,15 m/dia

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método de carga constante

em que:

k: condutividade hidráulica (m dia-1)

Q: vazão (m3 dia-1)

L: comprimento da amostra (cm);

h: carga de água sobre a amostra (cm)

A: área da amostra (m2)

4. CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLOMétodo de carga variável

Fonte: Mello (2008)Fonte: Marques et al. (2004)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método de carga variável

em que:

k: condutividade hidráulica (m dia-1)

h0: altura de água no início do teste (cm)

h1: altura de água no tempo “t (dias)” (cm)

L: comprimento da amostra (m);

a: área do tubo de alimentação (m2)

A: área da amostra (m2)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

EXEMPLO: Calcular a condutividade hidráulica, considerando os

seguintes dados:

h0 = 20 cm

H1= 16 cm

Tempo entre as leituras = 5 minutos

Comprimento da amostra = 5 cm

Área da amostra = 125 cm2

Área do tubo de alimentação = 125 cm2

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

RESPOSTA:

k = 5*ln(20/16)/5=0,223 cm/min

k=0,223*60*24/100=3,21 m/dia

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço

-escavar um poço por meio de um trado

(diâmetro 8 cm)

-profundidade superior a profundidade dos

drenos

-profundidade de água deve ser de 40 a 80 cm

-aguarda-se 24 horas

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço

-deve ser feito na época em que a altura do

lençol freática é máxima

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço

Procedimento de ensaio:

1-esgota-se o poço

2-registra-se leituras da altura do lençol freática

3- calcula-se K

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço

Como medir a carga de água no poço?

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço (Equação de ERNST)

Restrições:

3<r<7 cm

20<H<200 cm

Y>20 cm

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço

Fonte: Mello (2008)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço (Equação de ERNST)

Quando s>H/2

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço (Equação de ERNST)

Quando s=0

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Exemplo 3. calcular a condutividade hidráulica baseado nos

seguintes dados: H=60 cm, profundidade do lençol freático=70 cm e

S=0.

t (s) Distância entre superfície do solo e a água no poço (cm)

Y (cm)

0 116,1 46,115 114,2 44,230 112,5 42,545 111,2 41,260 110,2 40,275 109,1 39,190 107,5 37,5

105 105,8 35,8120 103,5 33,5

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço com dois estratos (Equação de ERNST)

Fonte: Mello (2008)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço com dois estratos (Equação de ERNST)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Método do poço com dois estratos (Equação de ERNST)

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Exemplo: Calcular a condutividade do solo heterogêneo com as

seguintes características:

D= 80 cm

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Solução:

CONDUTIVIDADE HIDRÁULICA DO SOLO

Solução: